Материал: l_05
Открытие
Открытие
t
t
-
-
кварка
кварка
t
-
кварк
был
открыт
в
1995
г
.
в
столкновении
пучков
протонов
и
антипротонов
(
Теватрон
,
Фермилаб
,
США
)
Один
из
кварков
,
входящих
в
состав
протона
,
в
результате
сильного
взаимодействия
с
одним
из
антикварков
антипротона
образует
глюон
g
—
квант
сильного
поля
,
который
затем
порождает
пару
t
t
.
По
оценкам
,
вероятность
рождения
пары
t
t
-
кварков
в
столкновении
протона
и
антипротона
с
энергиями
≈
1
ТэВ
должна
была
составлять
10
−
9
-10
−
10
от
общего
числа
наблюдаемых
событий
.
Поэтому
потребовалось
несколько
месяцев
измерений и
тщательного
анализа
событий
,
чтобы
убедиться
в
существовании
t-
кварка
и
определить
его
характеристики
.
Распад
Распад
t
t
-
-
кварка
кварка
Диаграммы
распада
t
-
кварка
Основными
каналами
распада
t
-
кварка
и
t
-
антикварка
должны
быть
распады
в
результате
слабого
взаимодействия
.
(
)
(
)
,
,
e
e
t
W
b
и
t
W
b
e
e
u d
u d
μ
μ
ν μ ν
ν μ ν
+
−
+
+
−
−
→
+
→
+
→
→
→
→
Образующиеся
при
распаде
t-
кварков
W
+
-
бозоны
распадаются
затем
на
два
лептона
(
)
е
е
μ
ν μ ν
+
+
или
на
кварк
-
антикварковую
пару
ud
.
Таким
образом
,
при
распаде
t
-
кварков
должны
образовываться
либо
два
лептона
(
)
е
е
μ
ν μ ν
+
+
и
одна
адронная
струя
,
вызванная
b
-
кварком
,
либо
три
адронные
струи
вызванные
b
-,
u
-
и
d
-
кварками
.
Распад
-
антикварка
t
W
−
t
W
−
u
d
b
Диаграммы
распада
-
антикварка
t
( )
e
μ
−
−
( )
e
μ
ν ν
b
t
При
распаде
t
-
антикварка
должны
образовываться
либо
два
лептона
(
)
е
е
μ
ν μ ν
−
−
и
одна
адронная
струя
,
вызванная
b
-
кварком
,
либо
три
адронные
струи
,
вызванные
b
-,
u
-
и
d
-
кварками
.
В
распадах
можно
измерить
импульсы
всех
образующихся
частиц
за
исключением
нейтрино
.
Дополнительным
критерием
правильности
отбора
событий
может
быть
равенство
эффективной
массы
двух
адронных
струй
массе
W
-
бозона
.
p
p
t t
+ → +
e
t
b W
W
e
ν
+
+
+
→ +
→
+
t
b W
W
u d
−
−
→ +
→ +
Пример
Пример
Один
случаев
распада
-
кварков
образовавшихся
в
реакции
:
t t
p
p
t
t
-
-
кварк
кварк
Масса
, mc
2
174.3±5.1
ГэВ
Электрический
заряд
, e +2/3
Барионное
число
B
+1/3
C
пин
+1/2
Квантовое
число
t
+1
Изоспин
и
квантовые
числа
s, c, b 0
t
-
кварк
имеет
время
жизни
τ
≈
10
−
25
c,
поэтому
он
не
успевает
образовать
семейства
адронов
,
содержащих
этот
кварк
.
Столь
малое
время
жизни
t
-
кварка
обусловлено
большим
энерговыделением
Q
при
распаде
t
-
кварка
.
Среднее
время
жизни
частицы
,
распадающейся
в
результате
слабого
взаимодействия
,
обратно
пропорционально
энергии
распада
Q
в
пятой
степени
:
5
Q
τ
−
∼